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  • HDU 1848 Fibonacci again and again (sg函数,博弈论)

    题面

    Problem Description
    任何一个大学生对菲波那契数列(Fibonacci numbers)应该都不会陌生,它是这样定义的:
    F(1)=1;
    F(2)=2;
    F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n>=3);
    所以,1,2,3,5,8,13……就是菲波那契数列。
    在HDOJ上有不少相关的题目,比如1005 Fibonacci again就是曾经的浙江省赛题。
    今天,又一个关于Fibonacci的题目出现了,它是一个小游戏,定义如下:
    1、 这是一个二人游戏;
    2、 一共有3堆石子,数量分别是m, n, p个;
    3、 两人轮流走;
    4、 每走一步可以选择任意一堆石子,然后取走f个;
    5、 f只能是菲波那契数列中的元素(即每次只能取1,2,3,5,8…等数量);
    6、 最先取光所有石子的人为胜者;

    假设双方都使用最优策略,请判断先手的人会赢还是后手的人会赢。

    Input
    输入数据包含多个测试用例,每个测试用例占一行,包含3个整数m,n,p(1<=m,n,p<=1000)。
    m=n=p=0则表示输入结束。

    Output
    如果先手的人能赢,请输出“Fibo”,否则请输出“Nacci”,每个实例的输出占一行。

    Sample Input
    1 1 1
    1 4 1
    0 0 0

    Sample Output
    Fibo
    Nacci

    思路

    这是道关于sg函数和博弈论的入门题。在了解sg函数之前,我们也有必要了解一下博弈论的几个经典模型。包括威佐夫博弈,巴什博奕,斐波那契博弈,尼姆博弈等,首先最简单的巴什博奕,那么先手只需要根据n%(m+1)得出的s去取就可以了,反之如果这个s不存在,那么先手必输。斐波那契博弈的话,在巴什博奕的条件上加上了一个两倍条件的限制,那么结论就是如果我当前的先手面对的是一个非斐波那契数,那么先手必胜,反之后手胜。尼姆博弈:扩展到了s堆,我们这个只需要去求取所有堆的数目的异或值,如果这个值是非负的,那么先手必胜,反之后手胜。威佐夫博弈的话,先手必败,当且仅当黄金分割数*(y-x)=x。那么我们来讲一下sg函数,它的实际用处就是来解决一些不那么典型的博弈论的题目,就是对尼姆的一个抽象概括吧。我们标记0为必败态,从0出发构建向上构建每一个状态的sg值,那么sg值等于我所以可能扩展到的sg的mex值,mex是指不在集合中的最小自然数,这样我们就可以达到对每个状态都判断出必胜或者必败。当我的后继状态有一个为0时,我这个状态就是一个必胜态,因为我足够聪明。所以这个构建完成一张有向无环图之后,我们标记所有出发点,去这些点的sg值的异或,先手必胜当且仅当这个值不等于0。至于为什么这个组合状态会等于这些状态的异或值,这个需要用数学归纳证明,这里就不赘述了。

    代码实现

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<queue>
    #include<cstring>
    using namespace std;
    const int maxn=1010;
    int sg[maxn],mex[maxn],fib[24];
    
    int main () {
        int n,m,p;
        fib[1]=1; fib[2]=2;
        for (int i=3;i<=1010;i++) fib[i]=fib[i-1]+fib[i-2];
    
        for (int i=1;i<=maxn;i++) {
            memset (mex,0,sizeof (mex));
          for (int j=1;fib[j]<=i;j++) {
              mex[sg[i-fib[j]]]=1;
          }
    
          for (int j=0;j<=maxn;j++) {
              if (!mex[j]) {
                  sg[i]=j;
                  break;
              }
          }
        }
    
        while (cin>>n>>m>>p) {
            if (n==0&&m==0&&p==0) break;
            if (sg[n]^sg[m]^sg[p]) cout<<"Fibo"<<endl;
            else cout<<"Nacci"<<endl;
        }
    
    
    
    
        return 0;
    }
    
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